多相電源，不僅適用于大電流應(yīng)用

多相轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是紋波電流消除和較低的每相電流。這些條件可以帶來(lái)一些二次改進(jìn)，例如更低的輸出電壓紋波、更小的尺寸、更高的效率、更低的熱耗散和更好的瞬態(tài)性能。由于成本和復(fù)雜性，通常不考慮將多相轉(zhuǎn)換器用于低功率系統(tǒng)。然而，有許多設(shè)備將多相轉(zhuǎn)換器的功率水平推向越來(lái)越低的水平。

有很多應(yīng)用都可通過(guò)多相位電源獲得優(yōu)勢(shì)，例如 ASIC 或處理器的內(nèi)核電源、汽車(chē)音響電源或者服務(wù)器的存儲(chǔ)器應(yīng)用等。幾乎任何電源都可充分發(fā)揮多相位方案的優(yōu)勢(shì)。多相位電源優(yōu)勢(shì)包括熱性能、尺寸、輸出紋波以及瞬態(tài)響應(yīng)等。該方案適用于簡(jiǎn)單的降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器以及諸如有源鉗位正向或反向轉(zhuǎn)換器等更復(fù)雜設(shè)計(jì)。

電源與傳導(dǎo)損耗有關(guān)的熱性能與電流平方成正比。使用多相位方法可減少這些損耗。例如使用雙相位，與傳導(dǎo)損耗有關(guān)的電源可減半。通過(guò)采用多相位方案縮小電源尺寸。盡管需要使用更多組件，但組件的尺寸一般比較小。磁組件會(huì)占據(jù)絕大多數(shù)電源空間，盡管需要更多元件，但整體體積還是會(huì)縮小。尺寸因素不僅與真正的大電流電源有關(guān)，有時(shí)較低電流的設(shè)計(jì)也會(huì)受益，可縮小尺寸。多相位方案的最大優(yōu)勢(shì)之一是紋波電流消除。該紋波電流消除有利于輸入輸出電容器。

汽車(chē)應(yīng)用中的功率放大器獲取汽車(chē)電池并將其提升至更高電壓。一些音頻系統(tǒng)的峰值功率為數(shù)千瓦。這些系統(tǒng)受益于多相方法，因?yàn)樗兄跍p少組件的壓力。在這兩種應(yīng)用中，多相用于共享電流，因此可以使用尺寸合理的組件。多相轉(zhuǎn)換器有很多好處，但也可以應(yīng)用于低電流和低功率系統(tǒng)。

多相設(shè)計(jì)的紋波電流消除有助于減少輸入/輸出電容器的壓力。下圖顯示了如何根據(jù)相數(shù)和占空比降低降壓轉(zhuǎn)換器中的輸出 (a) 和輸入 (b) 紋波電流。

每相電流的減少可導(dǎo)致組件尺寸和功率應(yīng)力的減小。傳導(dǎo)損耗使用公式 1 計(jì)算：

損耗隨電流的平方而增加。如果使用兩相方法，損耗可以減少四倍。這些損耗適用于電路中的 FET、電感器和其他電阻元件。降壓轉(zhuǎn)換器依靠電感作為儲(chǔ)能元件。存儲(chǔ)在電感器中的能量如公式 2 所示：

存儲(chǔ)在電感器中的能量與體積成正比，因此如果使用兩相方法，理論上體積可以減少四倍。

可使用多個(gè)功率級(jí)提高電源的瞬態(tài)響應(yīng)。提高的主要原因是能夠降低磁電感，使電流升高更快。更小的磁器件會(huì)導(dǎo)致更大的紋波電流，但由于紋波電流消除的原因，紋波性能可保持不變。此外，更小的磁組件還有助于增大轉(zhuǎn)換器帶寬。

總之，與單相位方案相比，多相位電源可提供許多優(yōu)勢(shì)。使用多相位方案，熱性能、輸入輸出紋波電流、尺寸以及瞬態(tài)響應(yīng)都可得到改善，唯一的不足是設(shè)計(jì)稍微有些復(fù)雜，比傳統(tǒng)單相位方案的組件數(shù)量要多。